
- •15 Вариант
- •2. Состав Околоземной орбитальной станции:
- •2. Расчет массы системы электроснабжения
- •Расчет массы сож
- •4. Определение масс бортовых систем и конструкции околоземной орбитальной станции
- •5. Расчет грузопотока
- •6. Определение требований к элементам транспортной космической системы
- •7. Определение количества модулей станции
- •8. Определение потребных объемов герметичных отсеков модуля
Расчет массы сож
СОЖ орбитальной станции состоит из следующих частей:
- постоянная часть (средства регулирования и выравнивания давления атмосферы, оборудование для приготовления пищи, оборудование медицинского обеспечения и другое),
- средства регенерации кислорода и воды;
- расходуемые запасы (твердые генераторы кислорода, газ в баллонах, вода, пища, средства личной гигиены и другие).
Основной источник кислорода на борту: регенератор – электролизер. Твердый генератор кислорода (ТГК) является резервным источником. Однако срок его хранения на борту ограничен. Поэтому расходование и восполнение ТГК осуществляется параллельно с работой регенератора. ТГК одновременно являются расходуемыми поглотителями СО2.
На рисунке представлен график расходования твердотопливных генераторов кислорода на борту орбитальной станции в диапазоне между двумя пусками ГТК исходя из требований по парированию отказа регенератора кислорода и расходования ТГК в пределах гарантийных сроков эксплуатации.
Рис. 1. График расходования твердых генераторов кислорода.
Ниже приведены расчетные формулы для определения массы СОЖ. Наименования и численные значения проектных параметров СОЖ приведены в таблице 3.
Масса оборудования средств регулирования парциального давления кислорода и углекислого газа СОГС
Мобор_О2_СО2_согс = Мреген_О2+ Мреген_погл_СО2+ МТГК = = 275+ 300+ 10,2=585,2 кг |
(14) |
Масса системы обеспечения газового состава МСОГС= Мсрд_пост_согс+ Мсрд_СтА_согс* nСтА+ Мобор_О2_СО2_согс+ Мовп_согс+ + Мизмер_согс= 161,66+ 6* 3+ 585,2+ 79,84+ 33,25=877,95 кг |
(15) |
Масса системы водообеспечения
МСВО= МСРВУ+ МСРВК+ Мобор_пит_H2О+ Мобор_техн_H2О+ Мобор_нагр_H2O= = 190+ 135+126+152,2+14,63=618,13 кг |
(16) |
Масса газа атмосферы СОЖ, заправляемого на Земле
Mгаз__СОЖ=ρвозд* Vгк=1,22*394,6=481,12 кг |
(17) |
Масса СОЖ
МСОЖ= МСОГС+ МСВО+ МСОП + Муборк+ МСМО+ МСПП+ Массу*nтуал+ Мдуш*nдуш+Мпогл_шума + Мобор_раб_мест+ Мкают* nэ +Mгаз__СОЖ
|
(18) |
МСОЖ= 762,95+ 618,13+ 139,43 + 20+ 632,63+ 20+ 169,56*1+ 30*2+ +13,8 + 114,85 + 50* 4 +481,12=3398кг
|
|
Таблица 3
Численные значения проектных параметров СОЖ
Обозначение |
Наименование |
Численные значения |
τавт_сущ |
Длительность полета, на которую должны быть рассчитаны бортовые расходуемые запасы СОЖ, сут. |
120 |
kО2 |
Коэффициент замкнутости по кислороду, б/р |
0,56 |
kН2О |
Коэффициент замкнутости по воде, б/р |
0,56 |
ρВОЗД |
Плотность газа атмосферы герметичных отсеках, кг/м3 |
1,22 |
ΨО2 |
Коэффициент массы ёмкости для кислорода атмосферы, кг/кг |
2 |
ΨН2О |
Коэффициент массы ёмкости для питьевой воды, кг/кг |
0,15 |
ΨПП |
Коэффициент массы ёмкости для продуктов питания (не обезвоженных), кг/кг |
0,4 |
Ψурин |
Коэффициент массы сборников урины, кг/кг |
0,25 |
ΨТО |
Коэффициент массы сборников твёрдых отходов, кг/кг |
0,25 |
ΨВнеКД |
Коэффициент массы упаковки для оборудования внекорабельной деятельности, кг/кг |
0,1 |
mуд_реген_О2 |
Удельная масса системы регенерации О2 на 1 чел. |
55 |
mуд_реген_погл_СО2 |
Удельная масса регенерируемых средств поглощения СО2 на 1 чел. |
60 |
mН2О |
Масса потребляемой питьевой воды на 1 человека в сутки |
2 |
mПП |
Масса потребляемой необезвоженной пищи на 1 человека в сутки |
1,1 |
mсбо |
Масса средств бытового обеспечения 1 человека в сутки, кг |
1,25 |
mурин |
Масса выделения урины на 1 человека в сутки, кг |
1,6 |
mТО |
Масса выделения твёрдых отходов на 1 человека в сутки, кг |
0,2 |
МТГК |
Масса постоянной части твердотопливного генератора кислорода(патрон, вентилятор и тд.), кг |
10,2 |
Мсрд_пост_согс |
Масса средств регулирования давления СОГС, постоянная часть, кг |
161,66 |
Мсрд_СтА_согс |
Масса средств регулирования давления СОГС, относящаяся к одному стыковочному агрегату, кг |
6 |
nСтА |
Количество стыковочных агрегатов, шт. |
3 |
Мовп_согс |
Масса средств очистки атмосферы от вредных примесей, кг |
79,84 |
Мизмер_согс |
Масса оборудования для измерения содержания компонентов атмосферы орбитального средства, кг |
33,25 |
МСРВУ |
Масса средств регенерации воды из урины, кг |
190 |
МСРВК |
Масса средств регенерации воды из конденсата, кг |
135 |
Мобор_пит_H2О |
Масса стационарных средств подачи питьевой воды и контроля за ее качеством, кг |
126 |
Мобор_техн_H2О |
Масса стационарных средств хранения технической воды, кг |
152,5 |
Мобор_нагр_H2O |
Масса средств снабжения экипажа горячей и холодной водой для санитарно-гигиенических процедур, кг |
14,63 |
МСОП |
Масса средств обеспечения питанием, кг |
139,34 |
Мдуш |
Масса кабины душа (сауны) в обеспечение проведения водных процедур экипажа, кг |
30 |
nдуш |
Количество кабин душа, шт. |
2 |
Массу |
Масса ассенизационного устройства (средств сбора урины и твердых отходов), кг |
169,56 |
nтуал |
Количество кабин туалета, шт. |
1 |
kреген_ур |
Коэффициент регенерации воды из урины |
0,98 |
Муборк |
Масса средств уборки жилых помещений, кг |
20 |
Мсмо |
Масса средств медицинского обеспечения, кг |
632,63 |
МСПП |
Масса средств психологической поддержки, кг |
20 |
Мобор_раб_мест |
Масса оборудования рабочих мест (средства фиксации космонавта, инструменты для ремонтных работ, универсальное оборудование мастерских для ремонтных работ), кг |
114,85 |
Мпогл_шума |
Масса оборудования для снижения уровня шума (поглотители шума у воздухозаборных решеток), кг |
13,8 |
Мкают |
Масса индивидуальной каюты для отдыха экипажа, кг |
50 |
τНШС_реген_О2 |
Время устранения отказа средств регенерации О2, сут. |
1,5 |
Vгк_ст |
Объем герметичных отсеков станции (предварительный), м3 |
394,6 |
τрез |
Время использования резервного запаса , сут |
0,5 |